一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法
【专利摘要】本发明提供一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，所述数控机床的组成结构主要由通用计算机、输入\输出接口、网络接口、多类型总线接口、多类型位置控制单元和伺服电机驱动单元组成。本发明设计的数控机床系统所有的功能部件都采用通用的兼容式的数控部件，能够支持通用的数控设备灵活升级或替换，使得所设计的数控机床系统具有良好的兼容性。
【专利说明】一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，属于数控机床设计及控制领域。
【背景技术】
[0002]数控机床的成本往往比较高，而且数控机床在开发和设计过程中与数控机床的应用者往往会存在一定的脱节，从而导致生产出来的数据机床离用户的需求往往有一定的差距。为了提高数控机床的通用性，降低数控机床的成本，目前开放式的数控机床成为今后发展越来越重要的一个主流趋势。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为数控机床的开发和设计提供一种低成本、易兼容的开放式数控机床设计方法，并最终构建一个低成本、易兼容的开放式数控机床系统。
[0004]为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案:一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，所述数控机床的组成结构主要由通用计算机、输入\输出接口、网络接口、多类型总线接口、多类型位置控制单元和伺服电机驱动单元组成；所述通用计算机是由用户根据数控加工任务的要求，选取性能与之匹配的计算机；所述通用计算机具有输入/输出接口和网络接口 ；输入输出接口由通用计算机连接，实现对键盘、鼠标、显示器、手写输入和触摸屏等设备的连接，并解决数控机床的输入输出应用需求；网络接口将通用计算机与远程的控制中心进行连接；多类型总线接口都被设计成统一的与计算机连接的连接接口，在工作时计算机通过连接接口与总线接口进行物理连接，并由计算机完成特定总线接口的数据格式编码和通信协议的实现；由通用计算机向多种总线接口发送控制命令，实现通用计算机和总线接口之间的连接；当数控机床需要支持一些新的总线接口时，通过在计算机上开发与之相应的新型总线接口的通信协议和通信程序，并通过通用计算机常规的接口与新型的总线接口进行连接，由通用计算机完成数据的编码与格式的转换。
[0005]进一步地，所述多类型位置控制单元针对的是不同的伺服电机驱动单元，每一个位置控制单元都需要具备与某一种类型的总线接口进行通信和连接的能力；每一个位置控制单元所能够支持的总线接口类型大于等于一种；总线接口与位置控制单元进行连接，总线接口按照位置控制单元所能够接收的信号类型、强度和编码格式发送相应的控制信号；由位置控制单元向伺服电机驱动单元发送控制信息，完成伺服电机的驱动控制。
[0006]进一步地，所述伺服电机驱动单元是数控机床进行数控加工的前端单元，其该伺服电机的驱动单元种类及功能由具体的数控加工任务决定，采用可配置、可扩展和可替换的设计模式，伺服电机驱动单元能够灵活的进行更换；用户送至总线接口的操作命令，通过位置控制单元直接对伺服电机进行驱动和控制，完成特定的数控加工任务。
[0007]进一步地，所述伺服电机驱动单元，其连接的接口和通信协议要求其能够与位置控制单元的通信接口和协议匹配。[0008]本发明涉及的这种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，当用户需要对数控机床进行操作时，通过远程的网络接口或者本地的输入输出接口向通用计算机发送操作控制程序或者命令，通用计算机对用户的操作要求转换成对总线接口的操作命令。当用户需要配置不同的数控加工任务时，通过对伺服电机驱动单元进行改造和升级，即可实现对多种类、多类型的数控加工任务操作要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明低成本易兼容的开放式数控机床的控制连接流程图。
【具体实施方式】
[0010]本发明设计的低成本、易兼容的开放式数控机床组成结构如图1所示。本发明设计的数控机床采用通用的兼容设备，构建数控机床的处理单元，即利用通用的计算机作为主处理单元。由通用的处理计算机连接多个专门的总线接口，实现计算机与位置控制单元之间的连接和数据通信。为了提高开放式数控机床的兼容性，本发明设计的数控机床组成结构中，从通用计算机到位置控制单元之间设计了多个总线接口，通用这多个总线接口能够使得本发明所设计的数据机床可以支持多种不同的数据总线和通信协议。由位置控制单元连接伺服电机驱动单元，一个位置单元可以连接多个伺服电机驱动单元，实现数控机床加工驱动的应用要求。在上层的通用计算机单元中，其通过输入输出接口建立人机交互环境，采用的输入设备主要有键盘、鼠标，采用的输出设备主要有显示器。同时由于通用计算机具有完善的输入输出接口。
[0011]因此，本发明设计的通用数据机床还可以将输入输出设备，替换为通用的手写输入设备触摸屏和触摸板输入设备，或一些更加灵活的输入输出设备。通用的计算机通过网络接口可以与远程的控制计算机进行连接，实现远程加工和加工控制应用，进一步提高数控机床的开放性。
[0012]下面将以开放式数控机床的详细设计过程介绍本专利的具体设计特征和应用方法。
[0013]1、在构建低成本、易兼容的开放式数控机床时，首先根据数控机床的数控性能要求选取性能与之匹配的通用计算机。
[0014]2、由通用计算机连接的输入输出接口实现对键盘、鼠标、显示器、手写输入和触摸屏等设备的连接，并解决数控机床的输入输出应用需求。
[0015]3、通过网络接口将通用计算机与远程的控制中心进行连接。
[0016]4、由通用计算机向多种总线接口发送控制命令，实现通用计算机和总线接口之间的连接。
[0017]5、当数控机床需要支持一些新的总线接口时，可以通过在计算机上开发与之相应的新型总线接口的通信协议和通信程序，并通过通用计算机常规的接口与新型的总线接口进行连接，由通用计算机完成数据的编码与格式的转换。
[0018]6、通用计算机与总线接口实现正常的数据交换。
[0019]7、由总线接口与位置控制单元进行连接，总线接口按照位置控制单元所能够接收的信号类型、强度和编码格式发送相应的控制信号。[0020]8、由位置控制单元向伺服电机驱动单元发送控制信息，完成伺服电机的驱动控制。
[0021]9、当用户需要对数控机床进行操作时，通过远程的网络接口或者本地的输入输出接口向通用计算机发送操作控制程序或者命令，通用计算机对用户的操作要求转换成对总线接口的操作命令。
[0022]10、用户送至总线接口的操作命令，通过位置控制单元直接对伺服电机进行驱动和控制，完成特定的数控加工任务。
[0023]11、当用户需要配置不同的数控加工任务时，通过对伺服电机驱动单元进行改造和升级，即可实现对多种类、多类型的数控加工任务操作要求。
[0024]本发明涉及的这种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，其有益效果如下:
1、本发明设计的数控机床系统所有的功能部件都采用通用的兼容式的数控部件，能够支持通用的数控设备灵活升级或替换，使得所设计的数控机床系统具有良好的兼容性。
[0025]2、本发明设计的数控机床系统设计成本低，由于该数控机床在设计时采用了大量的通用设备，因此所构建的整个数控机床系统开发成本明显低于专用定制的数据机床。
[0026]3、扩展性强:本发明设计的数控机床系统设计了多个不同总线接口的驱动单元，能够让控制计算机通过总线接口连接多种不同总线协议的位置控制单元，从而使得本发明设计的开放式数据机床具有较强的通用性和扩展性。
[0027]本发明所述的【具体实施方式】并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，其特征在于，所述数控机床的组成结构主要由通用计算机、输入\输出接口、网络接口、多类型总线接口、多类型位置控制单元和伺服电机驱动单元组成；所述通用计算机是由用户根据数控加工任务的要求，选取性能与之匹配的计算机；所述通用计算机具有输入/输出接口和网络接口 ；输入输出接口由通用计算机连接，实现对键盘、鼠标、显示器、手写输入和触摸屏等设备的连接，并解决数控机床的输入输出应用需求；网络接口将通用计算机与远程的控制中心进行连接；多类型总线接口都被设计成统一的与计算机连接的连接接口，在工作时计算机通过连接接口与总线接口进行物理连接，并由计算机完成特定总线接口的数据格式编码和通信协议的实现；由通用计算机向多种总线接口发送控制命令，实现通用计算机和总线接口之间的连接；当数控机床需要支持一些新的总线接口时，通过在计算机上开发与之相应的新型总线接口的通信协议和通信程序，并通过通用计算机常规的接口与新型的总线接口进行连接，由通用计算机完成数据的编码与格式的转换。
2.根据权利要求1所述的一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，其特征在于，所述多类型位置控制单元针对的是不同的伺服电机驱动单元，每一个位置控制单元都需要具备与某一种类型的总线接口进行通信和连接的能力；每一个位置控制单元所能够支持的总线接口类型大于等于一种；总线接口与位置控制单元进行连接，总线接口按照位置控制单元所能够接收的信号类型、强度和编码格式发送相应的控制信号；由位置控制单元向伺服电机驱动单元发送控制信息，完成伺服电机的驱动控制。
3.根据权利要求1所述的一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，其特征在于，所述伺服电机驱动单元是数控机床进行数控加工的前端单元，其该伺服电机的驱动单元种类及功能由具体的数控加工任务决定，采用可配置、可扩展和可替换的设计模式，伺服电机驱动单元能够灵活的进行更换；用户送至总线接口的操作命令，通过位置控制单元直接对伺服电机进行驱动和控制，完成特定的数控加工任务。
4.根据权利要求1所述的一种低成本易兼容的开放式数控机床的控制设计方法，其特征在于，所述伺服电机驱动单元的连接接口和通信协议要求其与位置控制单元的通信接口和协议匹配。
【文档编号】G05B19/414GK103744355SQ201310725736
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】刘恒, 覃荣, 陈勇棠, 汪少冲, 计端 申请人:柳州职业技术学院